Оценка различных методов упрочняющей обработки по следующим критериям:

достигаемая твердость, глубина упрочненного слоя, характер и глубина остаточных напряжений.

Существует группа тяжелонагруженных деталей, таких как валы, сердечники крестовин стрелочных переводов, ножи и зубья стороительно-дорожных машин, крупные резьбы и т. д., к которым в процессе работы предъявляются высокие требования по глубине упрочненного слоя (до 10 мм и выше). Желательно, чтобы переход от упрочненной области к неупрочненной был плавным и не являлся дополнительным концентратором напряжений, во избежание отслоения упрочненной поверхности при воздействии на деталь циклических нагрузок.

Таким образом, для названной группы тяжелонагруженных деталей в соответствии с требованиями, предъявляемыми к их рабочей поверхности необходимо подобрать наиболее эффективный метод упрочняющей обработки.

Для обоснованного выбора способа поверхностного упрочнения необходимо сравнить данные технологических возможностей известных способов упрочнения, в частности по микротвердости и напряженному состоянию упрочненного слоя. Известны следующие основные виды упрочняющей обработки:

- термоупрочняющая обработка (ТО);
- химико-термическая обработка (ХТО);
- нанесение упрочняющих покрытий;
- поверхностное пластическое деформирование (ППД.)

- глубина упрочненного слоя hm - микро- твердость Hm - остаточные напряжения s - глубина напряженного слоя hs

Нанесение покрытий в основном используют для повышения коррозионной стойкости и износостойкости при трении или абразивном выкрашивании поверхностей деталей. Нанесением упрочняющих покрытий обычно получают микротвердость поверхности до 3000 МПа, причем независимо от исходной твердости металла упрочняемой детали. Толщина покрытий лежит в пределах 0,003-2 мм.  При нанесении покрытий в поверхностном слое формируются растягивающие напряжения.

Обработка поверхностным пластическим деформированием позволяет обеспечить глубину упрочненного поверхностного слоя до 30 мм, а также увеличивать микротвердость в среднем около 150 % относительно исходного значения до 6500 МПа. Остаточные напряжения после обработки ППД всегда имеют отрицательное значение, глубина их распространения превышает глубину распространения повышенной микротвердости в 1,5 раза (рис. 1.а). Большинство методов ППД позволяет упрочнять локальные области поверхностей деталей, характеризующиеся плавным переходом граница между упрочненной и неупрочненной поверхностью. В связи с этим упрочнение ППД необходимо рассматривать как наиболее эффективный способ повышения эксплуатационных характеристик тяжелонагруженных деталей машин.

Методы ППД подразделяются на статические и динамические. Статические методы (обкатывание, раскатывание, выглаживание и т. д.) обеспечивают большую величину упрочнения: микротвердость составляет 6500 МПа и остаточные напряжения –1200 МПа при небольшой глубине упрочненного слоя соответственно 2 и 3 мм (рис. 1.б). Динамические методы (центробежная, дробеструйная, гидродробеструйная обработка, чеканка и т.д.) позволяют увеличивать микротвердость и остаточные напряжения сжатия соответственно до 6500 МПа и -1000 МПа, при глубине упрочненного слоя, достигающей соответственно 35 мм и 45 мм. Следовательно, наибольшая глубина упрочненного поверхностного слоя обеспечивается динамическими методами ППД, причем упрочненный слой обладает высокой твердостью и большими величинами остаточных напряжений сжатия, плавным переходом от упрочненной к неупрочненной поверхности. Однако среди вышеперечисленных достоинств большинство динамических методов упрочнения ППД имеет небольшой коэффициент полезного действия, так как на упругопластическую деформацию затрачивалась лишь небольшая часть энергии удара.

- глубина упрочненного слоя hm - микро- твердость Hm - остаточные напряжения s - глубина напряженного слоя hs

Для достижения большой глубины упрочнения при обработке динамическими и статико-импульсными методами ППД, обычно использовались режимы, когда небольшая энергия удара (до 35 Дж) сочетается с большой кратностью ее приложения (до 10-20 ударов). Низкая производительность упрочнения с такими режимами требует разработки иных подходов. Один из них заключается в выборе соответствующего сочетания энергии удара Е и площади контакта инструмента с обрабатываемой деталью, характеризуемой приведенным радиусом инструмента Rпр.

Следовательно, увеличивая энергию удара и подбирая соответствующий приведенный радиус инструмента можно варьировать глубину и степень упрочнения при минимальной кратности приложения требуемой величины нагрузки.